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金匮肾气丸对小鼠生精恢复的基因表达谱研究
目的:研究金匮肾气丸对无精子症模型小鼠生精能力恢复作用的睾丸全基因表达谱.方法:12周龄NIH雄性小鼠按照40 mg· kg -单次ip 2％白消安药液制备无精子症小鼠动物模型,观察42 d后,给予金匮肾气丸中药1 g·kg-1,ig给药78 d(2个生精周期),以造模后模型组(自然恢复)、溶媒和正常动物为3种对照,通过基因芯片技术检测服用金匮肾气丸的无精子小鼠与正常对照小鼠之间睾丸中差异表达的基因,对这些基因按照表达差异程度、功能注释和Pathway进行分析.结果:动物实验结果显示:无精子症模型小鼠经过78 d的金匮肾气丸ig给药后,在动物体质量、生殖器官组织质量和指数、附睾精子质量(活动率、活动力、浓度)等与生殖能力相关的指标上与模型组比较有明显的改善.基因表达谱芯片结果显示:服用金匮肾气丸的无精子小鼠与正常组相比,睾丸中差异表达2倍以上的基因804个(占2.53％),其中上调517个,低于正常表达1/2的287个,差异表达4倍以上的基因134个(占0.42％)其中上调127个,低于正常表达1/4的7个,提示以正向促进/上调作用为主,以负向抑制/下调作用为辅；主要通过对细胞周期、细胞因子-细胞因子受体作用、Ecm受体作用、Jak-Stat信号通路、Mapk信号通路、Notch信号通路、Toll样受体信号通路和Wnt信号通路等8个信号通路系统的调节实现生精能力的提高.结论:金匮肾气丸有助于促进无精子小鼠生精能力的恢复.通过基因芯片检测后与正常小鼠相比,这种促进作用可能是通过多途径对生精于细胞中与细胞增殖分裂相关基因的正向调节实现的.
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川芎嗪对培养人脐静脉内皮细胞基因表达谱的影响
目的:研究川芎嗪对培养人脐静脉内皮细胞基因表达谱的影响,探讨川芎嗪保护内皮细胞的分子机制.方法:制备包含500个心血管疾病相关基因的寡核苷酸芯片;运用制备的心血管寡核苷酸芯片研究川芎嗪对培养人脐静脉内皮细胞基因表达谱的影响.结果:川芎嗪(40微克/毫升)作用培养内皮细胞24小时后,寡核苷酸芯片分析筛选出川芎嗪对内皮细胞的影响基因25个,其中上调基因7个,下调基因18个,包括一些与免疫、血管舒缩、细胞粘附、凝血、抗氧化、细胞生长、信号转导及物质代谢的相关基因.结论:川芎嗪在基因水平通过多环节调节内皮功能.
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基于血清激素水平和基因差异性表达探讨老年性聋与中医肾虚的相关性及其物质基础
目的:探讨中医肾虚与老年性聋的相关性及其物质基础.方法:纯音测听检测听功能；肾虚症状评分表测定研究对象肾虚积分；化学发光法检测血清甲状腺激素( T3、T4)、促肾上腺皮质激素(ACTH)和皮质醇含量；基因表达谱芯片检测全基因组基因表达,筛选差异表达基因；实时定量PCR验证差异表达基因.结果:老年性聋组患者肾虚积分明显高于对照组(P＜0.01),Pearson相关分析表明肾虚积分与听阈呈正相关,相关系数为0.766,P=0.000.老年性聋组血清T3和T4水平与对照组比较有下降趋势,但无统计学意义；ACTH和皮质醇水平明显低于对照组,且差异有统计学意义( P＜0.01,P＜0.05).基因表达谱芯片检测结果显示,糖皮质激素受体调节相关基因RGS2、ARL8B、IL11RA、Cdc42和TSC22D3表达有明显变化,实时PCR检测结果显示,老年性聋组TSC22D3基因表达明显低于对照组(P＜0.05),表达水平为对照组的0.2倍.结论:老年人听力损失与肾虚积分呈正相关,糖皮质激素及其受体是中医肾虚与老年性聋相关的物质基础之一,其中TSC22D3基因发挥重要作用.
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从胚胎早期细胞基因表达谱分析心与小肠相表里内涵
目的:比较胚胎发育早期“心”与“肾”实质细胞基因表达水平的相似性,再结合之后的相关生理病理实验研究,为“心与小肠相表里”实质内涵提供依据.方法:分离胚胎发育早期心与肾组织实质细胞,提取总RNA,扩增染色后,与大鼠全基因组芯片杂交,对其基因表达情况进行检测和比较,利用生物信息技术挑选同源表达基因,进一步对同源表达基因进行基因本体论(GO)分析和信号通路(pathway)分析;以qRT-PCR验证芯片结果.结果:在胚胎早期两者实质细胞基因表达相似;GO分析表明与细胞生物过程相关的表达基因符合率为15％,其中比例较高的有生物调节、细胞分化、细胞周期等;细胞分子功能表达基因符合率为33％,其中比例较高的包括转移酶活性、激酶活性和酶调节活性;细胞组分表达基因符合率为66％,比例较高的为非膜结合细胞器、胞外区等;pathway分析显示雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)、wnt通路有明显相似性.qRT-PCR结果与芯片结果比较,差异无统计学意义.结论:胚胎发育早期,“心”与“肾”实质细胞在基因表达水平存在明显相似性,且主要体现在形态发育上,心与小肠相表里”更有可能为心肾相关,丰富了心与小肠相表里的内涵.
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家系虚寒证与非家系虚寒证基因表达谱比较研究
目的:探讨家系虚寒证与非家系虚寒证在宏观证候及微观基因表达的异同.方法:利用Array Tools和FatiGO等生物信息学软件挖掘基因表达谱数据,获得差异基因、差异功能类及差异分子通路.结果:家系虚寒证和非家系虚寒证在宏观证候和临床表现上没有显著差别,但基因表达水平上显著不同,家系虚寒证和非家系虚寒证差异表达的基因分别有136条和138条,其中只有2条相同,分别为NM003370、NM005252;家系虚寒证组差异功能分布相对集中,主要和能量代谢密切相关,而非家系虚寒证组差异功能分布比较广泛;家系虚寒证的差异通路有3条,而非家系虚寒证组差异通路有8条,二者没有相同的差异通路.结论:家系虚寒证和非家系虚寒证差异表达的基因种类、在染色体上的分布、影响的功能及通路都不相同.对家系虚寒证的基因表达谱分析只能适用于该家系病因分析,对非家系虚寒证的发生机制还需相关的实验研究.但可借鉴研究家系虚寒证基因表达谱的方法.
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3种补肾中药有效成分对去卵巢骨质疏松大鼠骨髓间充质干细胞的调控作用
目的:观察3种补肾代表中药淫羊藿、补骨脂、女贞子各自有效成分淫羊藿苷、补骨脂素、齐墩果酸对去卵巢3个月大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的调控作用.方法:40只Sprague Dawley(SD)雌性大鼠随机分为正常对照组、模型组、淫羊藿苷组、补骨脂素组、齐墩果酸组(后3组合称治疗组).模型组和治疗组切除双侧卵巢,正常对照组切除卵巢周围部分脂肪组织.治疗组于造模第2d开始按20mg/kg给予对应药物每日1次灌胃,连续12周.造模后第4周开始称量体质量,每周1次.造模后12周大鼠处死,取第4腰椎进行micro-CT扫描,评价骨量改变情况.采用全骨髓贴壁培养法培养原代BMSCs,于取材后第7d干细胞基因芯片技术检测mRNA表达.结果:造模后大鼠体质量增加,补骨脂素能减少增加幅度,而淫羊藿苷和齐墩果酸没有明显作用.Micro-CT显示,去卵巢12周后,模型组与正常对照组之间,骨形态计量学参数骨体积与组织体积之比BV/TV,骨小梁数目Tb.N,骨小梁厚度Tb.Th明显减少,骨小梁空间距离Tb.Sp明显增加.淫羊藿苷和齐墩果酸显著增加Tb.Th,对其他参数也有改善的趋势.补骨脂素有改善的趋势,但没有统计学差异.大鼠全基因表达谱显示在被检测的26 420个基因中,模型组比正常对照组下调2倍的基因有4 193个,约占15.87%,淫羊藿苷、补骨脂素和齐墩果酸比模型组上调2倍的基因分别有3 226.1 701和3 232个.模型组比正常对照组上调2倍的基因有5 015个,约占18.98%,3个有效成分比模型组下调2倍的基因分别有3 549,1 660和3 545个.基因功能分类分析显示3个有效成分共同改变的基因涉及的功能包括:细胞成分中的初级内体、分子功能相关的磷酸跨膜转运蛋白活性、GDP结合、内肽酶活性、酶调节剂活性、谷氨酸受体结合、转移酶活性、5-羟色胺受体活性、血清素结合;细胞外基质、跨膜受体蛋白酪氨酸激酶活性、氨基酸结合、RNA甲基转移酶活性、磷蛋白磷酸激酶抑制剂活性等.结论:补肾中药可能从增加BMSCs细胞外基质、促进生长因子相关信号通路、增加蛋白质合成等方面发挥促进BMSCs成骨分化的作用,终实现治疗骨质疏松的疗效,但其确切的机制还有待深入研究.
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左归丸对MSG-肝再生-大鼠再生肝组织基因表达谱的影响
目的:研究左归丸对MSG-肝再生-大鼠再生肝组织基因表达谱的影响.方法:复制MSG-肝再生-大鼠模型,治疗组给予左归丸5g/kg灌胃,于术后5天处死动物,取再生肝组织液氮冻存.选用1176条与细胞分化增殖相关的基因表达谱芯片,观察再生肝组织基因表达谱的变化.结果:治疗组相对于模型组的差异表达基因有292条(上调表达20条,下调表达272条).结论:左归丸对MSG-肝再生-大鼠再生肝组织的基因表达谱有显著影响,以基因表达下调为主,提示左归丸通过调控MSG-肝再生-大鼠基因表达而影响其肝再生,下调MSG-肝再生-大鼠再生肝组织基因表达可能是左归丸滋养肝肾的重要分子机制之一.
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阴虚型去卵巢大鼠下丘脑基因表达谱改变研究
目的:寻找与更年期综合征肾阴虚病变相关的下丘脑基因表达谱特征.方法:对雌性大鼠实施去卵巢手术以模拟更年期肾虚病变,在去卵巢手术基础上灌服辛热、温燥、利水中药以模拟肾阴虚病变.提取大鼠下丘脑总RNA,以差异表达2倍作为显著性意义标准,分析差异表达基因.结果:与正常大鼠相比,去卵巢组大鼠下丘脑基因上调1 261个,下调126个；与单纯去卵巢组大鼠相比,阴虚大鼠基因上调1 081个,下调57个；阴虚大鼠与正常大鼠相比,基因上调1 688个,下调115个.结论:发现一些与更年期综合征肾阴虚病变联系性较强的基因表达特征,提供了进一步研究的线索.
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肾虚糖尿病家系中的血瘀证研究
目的:通过一个肾虚糖尿病家系,研究血瘀证候的分子生物学基础,提示利用家系和基因芯片深入研究血瘀证分子机理的可行性.方法:对一个糖尿病家系18个成员做理化测试及肾虚血瘀诊断后,精选其中3例肾虚血瘀证糖尿病患者与该家系中的2例正常人作14000点的基因芯片杂交测试.结果:获得肾虚血瘀证糖尿病家系图谱和肾虚、血瘀症状分值比较表,同时得到肾虚血瘀证糖尿病患者与正常人的差异基因446条,尤其是血栓素A合成酶1等5条基因与血瘀证的发生密切相关.结论:利用家系研究寻找宏观的证候和微观的差异基因表达具有极强的的优势,有助于探讨肾虚血瘀糖尿病证候与差异表达基因之间的关系.
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脂多糖对人子宫内膜细胞基因表达谱的影响
目的:应用基因芯片技术研究经脂多糖(LPS)刺激正常人子宫内膜细胞的差异基因表达谱改变.方法:实验分LPS组与空白组,抽提空白组和LPS组中的mRNA来制备探针,经杂交、洗涤后,通过计算机扫描分析空白组和LPS组基因表达谱的差异情况.结果:与空白组比较,LPS组出现表达差异基因共290条,其中ratio≥2的上调基因181条,而ratio≤0.05的下调基因109条,涉及细胞因子、细胞周期及凋亡等相关基.结论:LPS作用子宫内膜细胞影响了细胞内一系列基因的表达,这些基因的表达可能为从分子水平探讨炎性子宫内膜异常出血的发病机制提供基础.
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一个糖尿病家系中肾虚证相关功能类基因的筛选及验证
目的:筛选糖尿病家系中与肾虚证相关的特征功能类基因.方法:对一个2型糖尿病( T2DM)家系的6个成员进行辨证和理化检测,选择不同代的糖尿病肾虚证3例及家系中的正常人1例作基因芯片实验；采用芯片显著性分析( SAM)软件筛选显著表达基因.另外,再选取T2DM肾虚证患者及健康者各9例分别为实验组和对照组,采用实时定量PCR( qPCR)技术对筛选到的特征基因在T2DM中的表达进行验证.结果:共筛选到70个显著表达基因,功能注释结果提示免疫反应功能类基因及细胞因子通路显著表达.qPCR法验证了AZU1、CCR3、IL20RA 3个基因.其中,CCR3和IL20RA在T2DM肾虚证患者中的表达低于对照组(P＜0.05).结论:免疫功能异常可能是该家系发生糖尿病肾虚证的分子基础.
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健脾清化方对糖尿病大鼠血液基因表达谱的影响
目的:探讨健脾清化方对2型糖尿病大鼠血液基因转录水平表达调控的作用机制.方法:采用链脲菌素(STZ)诱导建立2型糖尿病大鼠模型,随机分为空白组、模型组和健脾清化方中药组,连续灌胃4周.抽提大鼠总核糖核酸(RNA),采用昂飞(Affymetrix)基因芯片杂交,进行聚类分析、基因功能(G0)分析和信号通路分析.结果:中药组基因谱与模型组的表达差异较大.中药组差异表达基因共392条.中药组对丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、酪氨酸激酶-转录因子(JAK-STAT)信号通路、血管内皮生长因子(VEGF)信号通路等的表达调控作用明显.结论:健脾清化方可能通过代谢通路中某些基因的表达来调控糖尿病大鼠血液转录水平,从而降低糖化血红蛋白,改善血糖水平.
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黄芪及其拆分组分对脾虚水湿不化大鼠矿物质吸收相关基因表达谱的影响
目的:研究黄芪及其拆分组分(黄酮、皂苷、多糖、水溶液)对脾虚水湿不化大鼠十二指肠矿物质吸收相关基因表达谱的影响,阐明黄芪性味归属.方法:高脂低蛋白饮食与力竭游泳法建立脾虚水湿不化大鼠模型,黄芪及其拆分组分灌胃2周.Agilent大鼠基因表达谱芯片检测各组大鼠十二指肠基因表达谱变化,筛选差异基因,并进行生物信息学分析.荧光实时定量PCR验证Trpm6、Reg1α基因表达.结果:与模型组比较,黄芪水煎液组688个差异基因,GO功能分类涉及金属离子转运、阳离子平衡等;黄酮组1 204个差异基因,涉及钠、钾、铁、铜等离子运输;皂苷组1 361个差异基因,涉及二价金属离子外流、铁离子平衡、铜离子解毒等;多糖组3 181个差异基因,涉及阳离子运输、铁离子运输等;水溶液组2 419个差异基因,涉及镁离子应答、阳离子运输等.KEGG分析结果显示,各给药组生物学通路均涉及矿物质吸收,据差异基因富集由高到低为多糖组＞黄酮组＞水溶液组＞皂苷组＞黄芪水煎液组.荧光实时定量PCR验证结果和芯片结果一致.结论:黄芪及其拆分组分通过调节模型大鼠十二指肠与铁、铜、镁、磷等吸收相关基因,维持机体离子平衡,体现其性温、味甘,多糖组分作用更好.
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粗针神道穴平刺对周围性面瘫大鼠面神经基因表达谱的影响
目的:观察粗针神道穴平刺对周围性面瘫大鼠面神经基因表达谱的影响.方法:将24只雄性Wistar大鼠随机分为空白对照组、面瘫模型组和粗针平刺治疗组,粗针神道穴平刺治疗2周后,进行大鼠行为学评价后.剪取大鼠造模侧面神经lcm并抽取RNA,利用Affymetrix全基因组表达谱芯片进行检测.选取感兴趣基因进行定量PCR鉴定后,利用韦恩图和注释、可视化和整合发现数据库(DAVID)进行生物信息学分析.结果:粗针神道穴平刺后,动物开始出现瞬目反射等现象,评分显著回升,证实粗针神道穴平刺治疗可显著改善面瘫症状,具有良好的功效.大鼠全基因表达谱检测显示在被检测的29 214个基因中,面瘫模型组和正常对照组相比,显著改变1.5倍的差异表达基因有1 301个(4.4％);粗针神道穴平刺治疗组和面瘫模型组相比,显著改变1.5倍的差异表达基因有615个(2.1％).利用韦恩图对上述差异表达基因进行描述和分析,发现183个粗针神道穴平刺治疗面瘫特异性表达基因.基因功能分类分析显示粗针平刺"神道"穴后改变的基因涉及的功能包括: "横纹肌组织发育调节""血管形态发生""骨骼肌收缩""类固醇激素刺激反应""肌原纤维组装""细胞钙离子稳态调节""凋亡调节""肌动蛋白细胞骨架组织调节"8个基因本体功能,涉及"神经活性的配体受体相互作用通路""细胞黏附分子通路""过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路""扩张型心肌细胞病理通路""细胞色素P450代谢途径通路""淀粉和蔗糖代谢通路""核黄素代谢通路"7条KEGG信号转导通路.结论:粗针神道穴平刺治疗面瘫可显著调节神经、肌肉相关基因的差异表达,存在特异性信号通路,值得进行深入机制研究.
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针刺心经干预急性心肌缺血大鼠心脏基因表达谱研究
目的:从基因水平揭示针刺心经干预心肌缺血的作用机制.方法:采用结扎冠状动脉前降支法复制大鼠急性心肌梗死模型.比较肺经组与模型组、心经组与模型组的心脏基因表达谱变化.结果:与模型组比较,肺经组中大于2倍的差异表达基因(包括EST)有20个下调和14个上调,主要是免疫和炎性反应相关基因,细胞信号和传递蛋白相关基因等;心经组中有70个下调和20个上调,主要是离子通道和运输蛋白相关基因,细胞凋亡和应激反应蛋白相关基因,代谢相关基因,细胞信号和传递蛋白相关基因,DNA结合、转录和转录因子类基因,免疫和炎性反应相关基因等.结论:心经组、肺经组中大于2倍的差异表达基因的数目和类型有较大差异,提示针刺心经干预心肌缺血作用有相对特异性.
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淫羊藿苷治疗去势大鼠骨质疏松症基因表达谱分析
目的 利用基因芯片技术探究淫羊藿苷治疗去势大鼠骨质疏松症的分子机制.方法 将20只SD雌性大鼠随机分为模型组和治疗组,每组10只,采用去卵巢法造模,治疗组予淫羊藿苷[水相0.4 mL/(100 g·d),油相0.6mL/(100g·d)]灌胃,模型组每日灌胃相应体积冷开水和油中王牌植物油,每日1次,连续1 3周,应用基因芯片技术检测淫羊藿苷治疗后去势骨质疏松症大鼠与模型骨质疏松症大鼠相关基因的表达,通过Gene Ontology数据库对差异表达基因进行基因信息学分析.结果 淫羊藿苷治疗去势大鼠骨质疏松症共有532条基因发生了差异表达,其中有175条基因上调,357条基因下调.结论 多种基因差异表达是淫羊藿苷治疗去势大鼠骨质疏松症的可能分子机制.
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基因表达谱在中医药研究中的意义
人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)自1990年启动以来,经过6国科学家10余年的努力,已提前完成了构建人类基因组遗传连锁图、物理图和序列图.
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类风湿性关节炎基因表达谱研究进展
类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种以关节滑膜炎为特征的慢性全身性自身免疫性疾病.滑膜炎持久反复发作,可导致关节内软骨和骨的破坏、关节功能障碍、甚至残废.类风湿性关节炎是一个与环境、细胞、病毒、遗传、性激素及神经精神状态等因素密切相关的疾病.随着分子生物学技术的进展,对该病的分子和细胞病理机制也不断深入,基因治疗技术成为一种新的治疗途径,因而,对类风湿性关节炎的基因芯片的研究也成为人们关注的焦点.
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黄芩苷对局灶性脑缺血大鼠脑组织基因表达谱的影响
目的:研究黄芩苷对局灶性脑缺血大鼠脑组织基因表达谱的影响,探索黄芩苷治疗脑缺血的药理作用机制.方法:分别从假手术组、局灶性脑缺血组、黄芩苷治疗组SD大鼠的脑组织中抽提总RNA,Cy3,Cy5荧光标记,反转录分别合成cDNA探针后,与含有4 096条大鼠基因的BioStar基因表达谱芯片杂交,Axon Genepix 4000B扫描仪扫描,GenePixPro 3.0软件分析表达信号.结果:大鼠局灶性脑缺血组差异表达的基因有211条,其中12条基因上调,199条基因下调.黄芩苷治疗后差异表达的基因有177条,其中有89条基因上调,而88条基因下调.进一步分析发现,1个在模型组下调的基因经黄芩苷治疗后上调,3个在模型组上调的基因经黄芩苷治疗后下调,3个在模型组上调的基因经黄芩苷治疗后表达进一步增强.结论:在基因组水平上黄芩苷可能通过多基因,多途径调节大鼠脑缺血基因表达谱而发挥药理作用.
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丹参功能基因组学研究Ⅱ——丹参毛状根不同时期基因表达谱分析
目的:研究丹参毛状根不同时期的基因表达谱,发掘丹参功能基因.方法:通过比较不同时期丹参毛状根的生长量和次生代谢产物含量确定用于cDNA芯片杂交的材料.采用间接标记法进行探针标记后进行杂交反应,GenePix Pro 4.0软件对芯片图像进行分析,数据用Lowess方法进行归一化处理.采用两倍差异标准结合T检验来确定差异表达基因.Northern点杂交检验4个基因与芯片杂交结果的一致性.差异基因单向测序后经过gap4软件拼接聚类,然后利用BLASTX,BLASTN进行比对分析,利用Gene Ontology和KEGG进一步预测基因的功能.结果:30～45 d为丹参毛状根的快速增殖期,45～60 d为丹参次生代谢产物的快速积累期.将45,60 d丹参毛状根分别与30 d材料进行杂交,得到203个差异基因.4个基因Northern点杂交的结果与芯片杂交结果一致.测序后得到172条EST,拼接聚类后形成114个Unigene,其中功能已知基因62个,功能未定的假想蛋白34个,相似性较低的未鉴定基因9个,无显著相似性的基因9个."GO"分类中67个基因得到注释,KEGG分析中74个基因得到注释,26个有详细的代谢途径分析.结论:得到一系列次生代谢相关基因如细胞色素P450、二萜合酶等基因片段,为深入开展丹参功能基因组学研究提供了基础.
